К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 152
Текст из файла (страница 152)
Ь, мкм 4,0 3,0 2,5 2.0 1,5 хпр, с 10 20 30 40 50 Т, еС Рве. 5.2.12. Заввевмеегв ыврввм Шмяавюгми звымвтвв рвсуваа эт темвературы врвявателя (1) в врввевв арэяааеюы (2) 4Я4 Глава 5.2 ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР 30 20 10 е, с 10 20 30 40 50 Рве. 5.2.13. Завззмееть меасау врзювем еззоввреваввв с',мм в времеаем вревввсзва свв ебееяечававвсасмв всввсумаую шеаревзВедамееть размеров вревваеввык эвемеатев рвеувкм 1, 3- области неуетсйчявык ревнмов; 3- область устойчивык режвмов 4 ваксу Рве. 5.2.14. Поауаатмеет ППФ-2 двевереаеваете ареавамвз фетеретветм 1- форсунка суюки; 2- пневматические форсунка проаваенвя и отмывки; 3- платформа; 4- съемнаа крьшма; 5- ротор Зависимооп между временем экспониРованиа уакс и вРеменем пРоЯвлениЯ Упр, обеспечивающими наилучшую воспроизводимосп проявленных элементов рисунка, показана иа рис. 5.2.13.
На учаспсе 2 кршюй, соответствующем устойчивому воспроизведению размеров проявленного рисушса, при небольшом изменении одного иэ параметров, например Гзкс, ПРОИСХОДат НЕбОЛЬШИЕ ИЗМЕНЕННЯ ДРУГОГО параметра Уор. Участки 1 и 3 соответствуют неустойчивым режимам, так как незначитюгьные изменения одного параметра вызывают большие изменения другого.
Фоторезисты проявляют пульверизацией или поливом. Эти методы обеспечивают необходимую чистоту процесса, достаточно полное удаление продуктов реакции и высокую производительность, а также возможность обьединения в едином цикле на одной установке операций проявления, промывки и сушки на центрифуге. Пульверизация обеспечивает качественное проявление слоя фоторезиста при изготовлении ИС с элементами малых размеров (менее 5 мкм).
При дисперсиоином проявлении фоторезиста (рис. 5.2.14) подложки подаются на столик центрифуги и удерживаются на нем при вращении вакуумным присосом. При вюпочении центрифуги иа подложки подается под давлением мелкодисперсиоиная струя проявителя. После проявления слоя фоторезиста подложки промывают водой и сушат. Проявление должно обеспечивать точное воспроизведение элементов рисунка фотошаблона, полное удаление растворенных участков фоторезиста и отсутствие пор, проколов и других неудаляемых дефектов. Сушка - заяубливание проявленных участков слоя фоторезиста (сформированного рельефа рисунка) - обеспечивает изменение в результате поли мер изации его структуры. Вследствие этого повышается стойкость слоя фоторезиста к действию травителей и улучшается его алгезия к подложке. Задубливание слоя фоторезиств явпяетсл второй сушкой и отличаегся от первой, выполняемой после его нанесения, более высокой температурой.
При повьппенных температурах происходит пластическое деформирование слоя фоторезиста: в зависимости от термопластичности входящей в его состав полимерной основы фоторезист затекает в мелкие отверстия, поры и дефекты. С ростом температуры сушки улучшаогся адгезия фоторезистов к подловасе и ускоряется пластическое деформирование. Режим задубливания и характер изменения температуры заметно впишет на точность передачи размеров элементов рисунка. Так как резкий пырее вызывает оплывание границ рисунка, ддя точного формирования элементов малых размеров (1 - 2 мкм) повышать температуру следует плавно и ступенчато. Задубливание слоя фоторезиста выполняют на том же оборудовании и теми же методами, что и первую сушку. У сформированной в слое фоторезиста маски проверяют Размеры элементов; погрешносп совмещения; качество края элемента и его форму (заллывание, клин проявления); дефектносп .
Травление технологического ело я. Травление технологического слоя через маску в слое фоторезиста бывает двух вняовс жидкостное; сухое (плазменное или ионноплазменное). Тюс как пленка фоторезиста не является щелочестойкой, но имеет значительную стойкость к кислотам, жидкоспюе травление осуществляют в кислотных водных травителях. МИКРОЛИТОГРАФИЯ Для травления слоев двуокиси кремния и диффузионных стекол используют водные растворы плавиковой кислоты, в которые добавапот фтористый аммоний для буферирования травигеля, смещения реакции в сторону образования водорастворимых продуктов и исключения газообразования. Применение травителей, ведущих к обраюванию газообразных продуктов реакции, нежелательно, так как образующиеся пузырьхи газа приводят либо к локальному маскированию трюшения технологических слоев, либо к отрыву пленки фоторезиста. Для травления слоев металлов используют растворы азотной, соляной, оргофосфорной и серной кислот.
Основными параметрами режима травления, от которых зависят как его скорость, так и во сир он заодимость размеров получаемых рельефов, являются температура, концентрация травлтеля и время травления. Так, с повышением концентрации гранильной смеси и температуры скорость травлешш растет. Увеличение времени травления приводит к боковому подтравливанию рисунка, причиной которого может быть тазы:е рост температуры тр зрителя. Для получения устойчивых результатов необходимо в процессе жидкостного травления обеспечить термостатирование гранильного раствора с отклонением не более Ц1 ... 2) 'С и перемешивание раствора для исюпочения концентрационных и маскирующих эффектов. С целью уменьшения этих эффектов пластины в гранильных ваннах помещюот в вертикальном положении и осуществляют их возвратно- поступательное движение в вертикальной плоскости.
Несмотря на широкое использование, химические жидкостные методы обработки (травление технологических слоев и удаление фоторезиста) имеют ряд недостатков, основными нз которых яюшются невысокая разрешающая способность и изотропнооп травления, трудность их автоматизации и появление загрязнений иа ' поверхности подложек, что ограничивает возможности фотолитографии.
При изготовлении ИС высокой степени интеграции, размеры элементов которых достигают долей микрометра, жидкостные методы травления не могут быль использованы из-за их недостатков. Более эффективны при этом "сухие" методы обработки, основанные на юаимодейстаии газоразрядной плазмы с поверхностным слоем подложек (см. гл. 2.2). При "сухих" методах существенно уменьшено боковое подгравливание, характерное для химичеокого жидкостного травления (рис.
5.2.15, а), поэтому клин травления уменьшается и вертикальный профиль рельефного рисунка элементов приближается к идеальному (рис. 5.2.15, б- г). Кроме того, Ряс. 5.2.15. Префявя ззенеатаа релыфаеге рястваа ааааа траазеэгзя: а -:аиаяестного; б - полно-химического; в, г - плазмохямяческого; 1- слой фатерезнста; 2- технолопзчесхяй слой "сухое" травление слабо зависит от адгезии защитной маски фоторезиста к подложкам, которые после обработки не требуют последующих операций промывки и сушки.
В ыикролитозрафии используются три метода "сухоп>" травления: ионное, ионнохимическое и плазмо химическое, подробно рассмотренные в гл. 2.2. Ионным травлением обрабатьпают пленки диэлектриков РВОВ 81з)чь А12Оз металлов (А1, Ап, Рг, Тз, )ч1 и др.), а также фоторезистивные маоки. Так как скорость ионного травления большинства пленок соизмерима со скоростью травления фоторезистивных масок, толщина последних должна быть 1,3 - 1,7 мкм (при химической жидкостной обработке она равна 0,5 - 0,8 мкм).
Увеличение толщины слоя фоторезиста снижает разрешающую способность процесса фотолитографии. Поэтому в качестве масок рекомендуется использовать гпенки металлов, имеющих малые скорости травления (например, пленки Тз, Ч, Сг, Та, А1) и легко удаляемые в слабых кислотных растворах. Схема ионно-лучевого травления с применением металлической маски показана на рис. 5.2.16. На первой стадии вьшолнюот фотолитографию через маску фоторезиста по пленке металла, в которой химическим травлением формируют рельефную мегютлическузо маску (рис.
5.2.16, а - в). На второй стадии через полученную металлического маску проводят ионно-лучевое травление технологического слоя диэлевтрика (рио. 5.2.16, г), формируя необходимые структуры (рис. 5.2.16, д). Основными недостатками ионного травления яюшются низкая селективность, высокое радиационное и тепловое воздействия, при которых в формируемые микроструктуры вносят дефекты, а также загрязнение подложек частицами удаляемого материала.
686 Глава 5.2 ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР у 6) 6) 6) Рве. 5.2.16. Схема повис-лучевого трезвенна с металлической иеигогс а - зкапанироюние; 6- проввление фоторезиага; е — Формирование метелличеакой мааки химическим трзвзением; г - ионна-лучевое травление лиэвекзрикв; д - о)ырипроваинаа стр)игура; 1- ультрафиолетовое излучение; 1- фотошаблон; 3- позвтввиый фоторсзист; 4- металлачеекаа маака; 5- даэлехтрик; 6- подлоиха; 1- поим ионов е а) Рве. 5.2.17.
Схемы реакюввваге вовне-лучевого (а) в ваада-елазиемюего (6) высаыюмстатмив траввеввас 1- подлолходерлмтель; 1- эюптер электронов (нейтрелизатор); 3- источник ионов; 4- анод; 5 - моны активного газа; 6- теюые пространство; 7- падаовзл; 6- ыпод 1 2 3 а) б) Рве. 5.2.18. Схемм ивазмеммге трввлешм певемповта щм хаатимакам воздействие ° кюваеых чаеюив (а) и авюеюреииам щввисее (6)с 1-ионы„р- радикалы; 3- электроны; 4- маска; 5- подловха ° аг 4е о®о ео е оееееео Схемы реактивного нонна-лучевого н нонна-плазменного высокочастотного травления показаны на рис.
5.2.17. Плазмохнмнческое травление. может протекать при хаотическом воздействии активных частиц (рис. 5.2.18, а), но лучше, чтобы они имели направленное движение, при котором процесс становиюся анизотропным (рис. 5.2.18, 6) 1 2 3 ое оо ооеее ° и практически не возникает клин травления. Чтобы происходило анизотропное травление, давление в реакторе должно быль не более 10 Па. При этом в рабочий газ добашшшт небольшое количество водорода. Недостатком плазмохимнческого травления является трудность контроля клина травления. МИКРОЛИТОГРАФИЯ 487 ' а шгэгя а~ Рас.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
